Problemy i rozwiązania dotyczące testu indukowanej napięcia dla transformatora pieca łukowego HKSSPZ-6300/110

Przekształcający piec elektryczny HKSSPZ-6300/110 ma następujące podstawowe parametry:

Nominalna moc S = 6300 kVA, napięcie pierwotne U₁ = 110 kV, napięcie wtórne U₂ = 110–160 V, grupa wektorowa YNd11, z obiema końcówkami cewki niskonapiętoowej (początek i koniec) wywiedzionymi na zewnątrz, wyposażony w 13-stopniową regulację napięcia pod obciążeniem. Poziomy izolacji: HV/HV neutral/LV, LI480AC200 / LI325AC140 / AC5.

Transformator wykorzystuje dwuczęściowy szeregowy układ regulacji napięcia, z konfiguracją cewki niskonapiętoowej w kształcie „8”. Schemat do testu napięcia indukowanego przedstawiony jest na Rysunku 1.

Warunki testu: przełącznik ustawiony na pozycji 13; zastosowano 10 kV do cewek trójnawowych Am, Bm, Cm; przy K = 2, pokazana jest tylko faza A (fazy B i C są identyczne). Obliczone wartości: UZA = K × 10 = 20 kV, UG₀ = K × 110 / √3 ≈ 63,509 kV, UGA = 3 × 63,509 = 190,5 kV (95% nominalnej), UAB = 190,5 kV, częstotliwość = 200 Hz.

Po wykonaniu połączeń testowych zgodnie z diagramem, rozpoczęto test napięcia indukowanego. Gdy UZA wzrosło do 4000–5000 V, obserwowano wyraźne „trąciące” dźwięki rozładowania koronowego w pobliżu izolatorów niskonapiętoowych, towarzyszył im zapach ozonu. W tym samym czasie detektor częściowych rozładowań (PD) wskazał poziom PD przekraczający 1400 pC. Jednak zmierzone napięcie między zaciskami niskonapiętoowymi pozostało poprawne. Początkowo podejrzewano potencjalne problemy z materiałem zacisków niskonapiętoowych lub wpływ częstotliwości testowej 200 Hz na zaciski żywiczne. W drugim teście z zastosowaniem źródła zasilania o częstotliwości 50 Hz przy tym samym napięciu (4000–5000 V), obserwowano te same zjawiska, co wyklucza wpływ częstotliwości 200 Hz.

Następnie dokładnie przeanalizowano diagram obwodu testowego i rzeczywiste połączenia. Zauważono, że końcówki cewki niskonapiętoowej (początek i koniec) są zewnętrznie wywiedzione i normalnie są zewnętrznie połączone w konfigurację trójkątną lub gwiazdową, gdy są podłączone do pieca. Podczas testu napięcia indukowanego, jednak, zaciski niskonapiętoowe nie były ani połączone w gwiazdę, ani w trójkąt, ani nie były zaziemione – pozostawiając je w stanie potencjału pływającego. Czy ten potencjał pływający mógł być przyczyną?

Aby przetestować tę hipotezę, tymczasowo połączono ze sobą zaciski x, y i z i solidnie zaziemiono je przed ponownym przeprowadzeniem testu. Wzmiankowane zjawiska rozładowania zniknęły całkowicie. Gdy napięcie zostało zwiększone do 1,5 raza, PD wyniosło tylko około 20 pC. Napięcie testowe zostało dalej zwiększone do 2 razy, a transformator pomyślnie przeszedł test wytrzymałości napięcia indukowanego.

Wniosek: Dla tego typu transformatora pieca z dwuczęściowym szeregowym układem regulacji napięcia, gdzie obie końcówki cewki niskonapiętoowej są wywiedzione, mimo że napięcie między zaciskami (np. a i x) jest niskie, brak solidnego zaziemienia może tworzyć potencjał pływający, prowadzący do obserwowanych częściowych rozładowań. Dlatego podczas testu napięcia indukowanego, zaciski x, y i z powinny być skrócone razem i solidnie zaziemione, aby eliminować takie anomalie.